(57)【要約】  本開示は、高精度に自己診断可能な赤外線センサを提供することを目的とする。この目的を達成するために本開示は、空洞部（１２）を有した支持基板（１３）と、空洞部（１２）の直上に延在し、少なくとも一端（１５）が支持基板（１３）に支持されたブリッジ部（１４）と、ブリッジ部（１４）に形成され、ブリッジ部（１４）に設けられた温接点（１７）と支持基板（１３）の直上に設けられた冷接点（１８）とを結ぶサーモパイル配線（９）とを備え、ブリッジ部（１４）には、サーモパイル配線（９）に沿って配線された破断検出配線（２０）と、ブリッジ部（１４）の温接点（１７）よりも他端（１９）側の領域（２１）を通過するように配線されたヒータ配線（２２）とを有した構成とした。
2018151200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞部を有した支持基板と、
前記空洞部の直上に延在し、少なくとも一端が支持基板に支持されたブリッジ部と、
前記ブリッジ部に形成され、前記ブリッジ部に設けられた温接点と前記支持基板の直上に設けられた冷接点とを結ぶサーモパイル配線とを備え、
前記ブリッジ部には、前記サーモパイル配線に沿って配線された破断検出配線と、前記ブリッジ部の前記温接点よりも他端側の領域を通過するように配線されたヒータ配線とを有した赤外線センサチップ。
【請求項２】
前記破断検出配線は、前記一端と前記他端とを結ぶ第１の方向に延在した２つの第１の配線部と、２つの前記第１の配線部の前記他端側の端部に両端が接続された第２の配線部とを有し、
前記ヒータ配線は、前記領域外に配線され端部が前記領域内にある引き出し配線部と、前記引き出し配線部の端部と接続され前記領域内に配線されたヒータ部とを有し、
前記ヒータ部の抵抗値は前記第２の配線部の抵抗値よりも大きい請求項１に記載の赤外線センサチップ。
【請求項３】
前記ヒータ部は少なくとも一部が蛇行して配線されている請求項２に記載の赤外線センサチップ。
【請求項４】
前記ヒータ部はポリシリコンで形成され、
前記引き出し配線部はアルミニウムで形成されている請求項２または３に記載の赤外線センサチップ。
【請求項５】
前記ブリッジ部に前記サーモパイル配線が複数配線されており、
前記破断検出配線は一部が複数の前記サーモパイル配線の間に配線されている請求項１〜４のいずれかに記載の赤外線センサチップ。
【請求項６】
前記破断検出配線は、前記サーモパイル配線の間の領域がアルミニウムで形成されている請求項５に記載の赤外線センサチップ。
【請求項７】
前記ブリッジ部を複数有する画素部を有した請求項１〜６のいずれかに記載の赤外線センサチップ。
【請求項８】
前記複数のブリッジ部に配線された前記破断検出配線は、前記支持基板の上側に配線されて繋がっている請求項７に記載の赤外線センサチップ。
【請求項９】
隣接した前記ブリッジ部は、前記ブリッジ部の他端側に設けられた連結片で接続されており、
前記複数のブリッジ部に配線された前記ヒータ配線は、前記連結片上に配線されて繋がっている請求項７または８に記載の赤外線センサチップ。
【請求項１０】
前記画素部が、ａ（ａ≧２）×ｂ（ｂ≧２）個の画素部から構成されるａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されている請求項７〜９のいずれかに記載の赤外線センサチップ。
【請求項１１】
前記破断検出配線は、同じ列に配列された前記画素部間で直列に接続されている請求項１０に記載の赤外線センサチップ。
【請求項１２】
前記ヒータ配線は、同じ列に配列された前記画素部間で直列に接続されている請求項１０又は１１に記載の赤外線センサチップ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の赤外線センサチップと、
前記赤外線センサチップの出力を処理する処理回路と、
前記赤外線センサチップと前記処理回路とが配置された基体と、
前記基体に設けられたキャップと、
前記基体に設けられ前記赤外線センサチップと前記処理回路と前記キャップとを覆うパッケージを有した赤外線センサ。
【請求項１４】
前記赤外線センサの駆動中に、前記破断検出配線の抵抗変化を常時検出している請求項１３に記載の赤外線センサ。
【請求項１５】
前記赤外線センサを駆動したときに、前記ヒータ配線に電力を与え、前記温接点の温度を上昇させる請求項１３または１４に記載の赤外線センサ。
【請求項１６】
基板と、
前記基板に設けられ、ａ（ａ≧２）×ｂ（ｂ≧２）個の画素部から構成されるａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置された画素部と、
前記基板に設けられ、前記基板の温度を検出する温度センサを備えた赤外線センサチップ。
【請求項１７】
前記温度センサは、ダイオードである請求項１６に記載の赤外線センサチップ。
【請求項１８】
前記温度センサは、さらに抵抗を備えている請求項１７に記載の赤外線センサチップ
【請求項１９】
前記温度センサは前記画素部の行方向と平行な方向に延在している請求項１６〜１８のいずれかに記載の赤外線センサチップ。
【請求項２０】
前記温度センサは前記画素部の列方向と平行な方向に延在している請求項１６〜１８のいずれかに記載の赤外線センサチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、対象物の温度を非接触で検出する赤外線センサチップと、この赤外線センサチップを用いた赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外線検出素子にヒータ配線を設けることで断線を検出可能な赤外線センサが知られていた（特許文献１）。【０００３】
しかしながら、特許文献１では、赤外線検出素子のブリッジの一部が破損して、または、破損しかかっても赤外線検出素子の出力が低下しない場合には正確に破損を検出することができず、十分な自己診断機能を得ることができないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２７６５２号公報
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、上記課題を解決し、精度よく自己診断可能な赤外線センサを提供することを目的とする。
【０００６】
上記課題を解決するために本開示は、空洞部を有した支持基板と、前記空洞部の直上に延在し、少なくとも一端が支持基板に支持されたブリッジ部と、前記ブリッジ部に形成され、前記ブリッジ部に設けられた温接点と前記支持基板の直上に設けられた冷接点とを結ぶサーモパイル配線とを備え、前記ブリッジ部には、前記サーモパイル配線に沿って配線された破断検出配線と、前記ブリッジ部の前記温接点よりも他端側の領域を通過するように配線されたヒータ配線とを有した構成とした。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１の赤外線センサチップのブリッジ部の拡大図
【図２】図２は、同赤外線センサチップの画素部の拡大図
【図３】図３は、同赤外線センサチップの画素部の拡大図
【図４】図４は、同赤外線センサチップの画素部の側断面図
【図５】図５は、同赤外線センサチップの画素部の配置を示す上面図
【図６】図６は、同赤外線センサチップを備えた赤外線センサの側断面図
【図７】図７は、同赤外線センサの破断検出配線の等価回路図
【図８】図８は、同赤外線センサのヒータ配線の等価回路図
【図９】図９は、同赤外線センサの破断検出配線の配線の変形例を示す図
【図１０】図１０は、同赤外線センサの破断検出配線の配線の変形例を示す図
【図１１】図１１は、実施の形態２の赤外線センサチップのヒータ配線の配線を示す図
【図１２】図１２は、実施の形態３の赤外線センサチップの上面図
【図１３】図１３は、同赤外線センサチップを備えた赤外線センサの側断面図
【図１４】図１４Ａ〜１４Ｆは、同赤外線センサチップの製造方法を示す図
【図１５】図１５Ａ〜１５Ｆは、同赤外線センサチップの別の製造方法を示す図
【図１６】図１６は、実施の形態４の赤外線センサチップの上面図
【図１７】図１７は、同赤外線センサチップを用いた赤外線センサの側断面図
【図１８】図１８は、実施の形態５の赤外線センサチップの上面図
【図１９】図１９は、同赤外線センサチップの変形例の上面図
【図２０】図２０は、実施の形態６の赤外線センサチップの上面図
【図２１】図２１は、同赤外線センサチップの変形例の上面図
【図２２】図２２は、実施の形態７の赤外線センサチップの上面図
【図２３】図２３は、同赤外線センサチップの変形例の上面図
【図２４】図２４は、実施の形態８の赤外線センサチップの上面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、実施の形態に係る赤外線センサについて図面を用いて説明をする。なお、各図面において、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施の形態における各構成要素は矛盾のない範囲で任意に組み合わせても良い。
【０００９】
（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における赤外線センサチップと赤外線センサについて図面を用いながら説明する。
【００１０】
図１は実施の形態１の赤外線センサチップのブリッジ部の拡大図、図２・図３は同赤外線センサチップの画素部の拡大図、図４は同赤外線センサチップの画素部の側断面図、図５は同赤外線センサチップを備えた赤外線センサの側断面図、図６は同赤外線センサチップの画素部の配置を示す上面図、図７は同赤外線センサの破断検出配線の等価回路図、図８は同赤外線センサのヒータ配線の等価回路図を示している。
【００１１】
図５に示すように、赤外線センサ１は、基体２と、基体２に設けられた赤外線センサチップ３と、赤外線センサチップ３の出力を処理する処理回路４と、基体２に設けられたキャップ５と、赤外線センサチップ３と処理回路４とキャップ５を覆うパッケージ６とを有している。パッケージ６の赤外線センサ１の前方には開口部７が設けられており、レンズ８によって開口部７が覆われている。なお、説明の都合上、赤外線センサチップ３に赤外線が入射してくる方向を前方として説明している。
【００１２】
基体２はアルミナ等の焼結体の基板で形成されている。基体２には、電気接続のためのパッド（図示せず）が配置されている。赤外線センサチップ３と処理回路４は基体２に配置されたパッドとボンディングワイヤによって電気的に接続されている。
【００１３】
パッケージ６は、表面をニッケルでめっきした鉄や、ＳＵＳ等の金属材料で構成される。パッケージ６の赤外線センサチップ３前方には貫通孔（開口部７）が空いており、貫通孔を覆うようにレンズ８が設けられている。パッケージ６内の空間は、窒素を充填したドライ雰囲気としている。パッケージ６で覆われた空間の雰囲気はこれに限らず、例えば、真空雰囲気としても良い。パッケージ６で覆われた空間を真空雰囲気とする場合、残留ガスなどを吸着するゲッタを内部に配置すればよい。ゲッタの材料としては、例えば、ジルコニウムの合金やチタンの合金等からなる非蒸発ゲッタを採用すればよい。
【００１４】
レンズ８は、半導体材料からなる非球面レンズを用いている。レンズ８を非球面レンズ８とすることで、レンズ８の開口径が大きい場合でも、レンズ８を短焦点、かつ、収差を小さく出来る。従って、レンズ８の短焦点化によりパッケージ６の薄型化を実現している。
【００１５】
キャップ５は、表面をニッケルでめっきした鉄や、ＳＵＳ等の材料により形成されている。キャップ５の赤外線センサチップ３前方には貫通孔が空いている。キャップ５は、赤外線センサチップ３と、処理回路４の側方を囲むことにより、赤外線センサチップ３に対する輻射ノイズの影響を低減することができる。
【００１６】
処理回路４の回路構成は、赤外線センサチップ３の種類等に応じて適宜設計すればよく、例えば、赤外線センサ１を制御する制御回路、赤外線センサチップ３の出力電圧を増幅する増幅回路、複数のパッドに出力された赤外線センサチップ３からの出力電圧を択一的に増幅回路に入力するマルチプレクサ等を備えた回路構成としても良い。
【００１７】
図１に示すように、赤外線センサチップ３は、測定対象である物体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイル配線９により構成される熱電変換部である感温部が埋設された薄膜構造部１０を有している。また、赤外線センサ１は、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個（ａ，ｂは自然数）の画素部１１が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されている。なお、画素部１１の数は、ａ≧２、ｂ≧２であればよく、本実施の形態１における画素部１１は、図６に示すように８×８に構成されている。なお、８×８に構成しなくても、例えば、赤外線センサ１の使用用途に応じて１６×４に構成しても良い。
【００１８】
図１，２に示すように、画素部１１は、空洞部１２を有した支持基板１３と、支持基板１３の上面に支持された薄膜構造部１０と、薄膜構造部１０にサーモパイル配線９が直列接続することで構成された感温部と、を備えている。なお、説明の都合上、支持基板１３の空洞部１２が形成された面がある方向を上方として説明するが、これに限定されるものではない。薄膜構造部１０は、支持基板１３の上面に支持されたシリコン酸化膜（図示せず）と、シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜（図示せず）と、シリコン窒化膜上に形成された、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜からなる層間絶縁膜（図示せず）と、層間絶縁膜上に形成されたＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）膜とＰＳＧ膜上に形成されたＮＳＧ（Ｎｏｎ  ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）膜との積層膜からなるパッシベーション膜（図示せず）との積層構造により形成されている。シリコン窒化膜上に感温部が形成されており、感温部はシリコン窒化膜の表面側で層間絶縁膜に覆われている。図２に示すように、画素部１１は２×３に配置された６個のブリッジ部１４を有している。ブリッジ部１４は、空洞部１２直上の薄膜構造部１０にある。ブリッジ部１４には、サーモパイル配線９が設けられている。このため、ブリッジ部１４の一端１５は支持基板１３に支持されている。また、隣接するブリッジ部１４はスリット１６により隔てられている。なお、ブリッジ部１４の数は、赤外線センサ１の用途等に応じて変更しても良い。
【００１９】
ブリッジ部１４は空洞部１２の直上に設けられているため、支持基板１３と熱絶縁されている。サーモパイル配線９は各ブリッジ部１４間で直列に接続されている。なお、赤外線センサ１の用途等によって、サーモパイル配線９を各ブリッジ部１４間で並列に接続したり、直列接続と並列接続するようにしても良い。各サーモパイル配線９から個別に出力を取り出す場合に比べて感度を高めることが出来る。サーモパイル配線９は、シリコン窒化膜上に形成されている。サーモパイル配線９は、ブリッジ部１４と薄膜構造部１０における支持基板１３の上方の部分とに跨って形成された細長のｎ形ポリシリコン層と細長のｐ型ポリシリコン層との一端部同士を赤外線入射面側でＡｌ−Ｓｉ等の金属材料によって電気的に接続した複数個の熱電対を有している。また、サーモパイル配線９は、支持基板１３の上面側で互いに隣り合う熱電対のｎ形ポリシリコン層の他端部とｐ型ポリシリコン層の他端部とがＡｌ−Ｓｉ等の金属材料により接合され電気的に接続されている。図１に示すように、ｎ形ポリシリコン層の一端部とｐ型ポリシリコン層の一端部と金属材料とで温接点１７が構成され、ｎ型ポリシリコン層の他端部とｐ型ポリシリコン層の他端部と金属材料とで冷接点１８が構成されている。このため、各温接点１７は空洞部１２に重なる位置に形成され、各冷接点１８は支持基板１３に重なる位置に形成される。ブリッジ部１４には、サーモパイル配線９に沿って配線された破断検出配線２０と、ブリッジ部１４の温接点１７よりも他端１９側の領域２１を通過するように配線されたヒータ配線２２が設けられている。破断検出配線２０とヒータ配線２２は温接点１７の近傍を通るように配線されている。
【００２０】
図２は破断検出配線２０の配線のみを示した図である。図２に示すように、破断検出配線２０は、端部が破断処理回路（図示せず）に接続され、赤外線センサ１により被測定体の温度を検出する間は、赤外線センサ１の駆動中に常時、抵抗変化を検出している。図１に示すように、破断検出配線２０は、サーモパイル配線９に沿うように配線されており、抵抗変化から赤外線センサチップ３の破断を検出することができる。破断検出配線２０は、ブリッジ部１４の一端１５と他端１９を結ぶ第１の方向２３に沿って配線された２つの第１の配線部２４と、２つの第１の配線部２４の領域２１における端部に挟まれた第２の配線部２５とで構成されている。２つの第１の配線部２４は、ブリッジ部１４の側辺に沿って延びている。第１の配線部２４はポリシリコンで形成されている。第２の配線部２５は第１の方向２３と直交した第２の方向２６に延在し、その一部がサーモパイル配線９を横断し、２つのサーモパイル配線９の間に配線されている。つまり、第２の配線部２５は、第２の方向２６に延在し２つの第１の配線部２４と領域２１で繋がる２つの第１部分と、上記２つの第１部分の端部と繋がり、第１の方向２３に延在してサーモパイル配線９を横断する２つの第２部分と、第２の方向２６に延在し、ブリッジ部１４の一端１５側で２つの第２部分を繋ぐ第３部分と、を有する。破断検出配線２０がサーモパイル配線９を跨ぎ、サーモパイル配線９の間にまで破断検出配線２０が配線されていることで、赤外線センサチップ３の破断を検出できる範囲が広くなっている。これにより、赤外線センサ１の破断の検出精度が向上している。また、第２の配線部２５のうち、第２の方向２６に延在している部分（第１部分）はポリシリコンで形成され、サーモパイル配線９を跨ぐ部分（第２部分の一部）と２つのサーモパイル配線９に挟まれている部分（第２部分の残部と第３部分）はアルミニウム等の金属で形成されている。第２の配線部２５の全体をポリシリコンで形成することも出来るが、第２の配線部２５のうちサーモパイル配線９を跨ぐ部分とサーモパイル配線９に挟まれた部分をアルミニウムで形成することで、赤外線センサチップ３の製造工程を増やさずに第２の配線部２５をサーモパイル配線９の間まで配線することができる。なお、破断検出配線２０は、サーモパイル配線９に挟まれた部分以外がポリシリコンで形成されており、半導体プロセスで形成可能な抵抗材料を用いているため、安価に製造することができる。また、ブリッジ部１４に形成された破断検出配線２０は、隣接する別のブリッジ部１４に配線された破断検出配線２０と、直列に接続され、１つの画素部１１内の６個のブリッジ部１４の破断検出配線２０と全て直列に接続されている。これにより、画素部１１に破断検出配線２０との接続用の端子（図示せず）を２つ設けるのみで破断を検出することができるため、画素部１１内のどのブリッジ部１４が破損しても２端子接続で破断を検出することができる。
【００２１】
図３はヒータ配線２２の配線のみを示した図である。図３に示すように、ヒータ配線２２は、端部がヒータ処理回路（図示せず）に接続され、赤外線センサ１の起動時にヒータ配線２２に所定の電力を与えることによりジュール熱を発生させ、これにより温接点１７の温度を上昇させて赤外線センサ１の感度を確認している。ヒータ配線２２は、第１の方向２３に延在した引き出し配線部２７と、引き出し配線部２７の他端（ブリッジ部１４の他端１９側の端）と接続され、領域２１に配線されているヒータ部２８とで構成されている。引き出し配線部２７はアルミニウム等の金属で形成され、ヒータ部２８はポリシリコンで形成されている。ヒータ配線２２の全体をポリシリコンで形成しても良いが、引き出し配線部２７をアルミニウムで形成することでヒータ部２８以外のエネルギーロスを低減し、効率良くヒータ部２８を過熱することが出来る。また、ヒータ部２８は第２の方向２６に折り返すように蛇行して配線されている。ヒータ部２８が蛇行することにより、ヒータ部２８の抵抗値が大きくなり、効率的にジュール熱を発生させることができる。なお、ヒータ部２８は第２の方向２６に折り返すように蛇行しているが、この限りではなく、第１の方向２３に折り返すように配線してもよい。また、ヒータ部２８は一部が蛇行しているだけでも抵抗値を大きくすることができる。ヒータ配線２２は、ヒータ部２８の抵抗が大きくなるように形成されているため、ヒータ部２８の抵抗は第２の配線部２５の抵抗よりも大きくなっている。このようにブリッジ部１４に形成されたヒータ配線２２は、隣接する別のブリッジ部１４のヒータ配線２２と全て直列に接続されている。これにより、ヒータ部２８での発熱効率が向上し、２端子接続で過熱することができる。破断検出配線２０とヒータ配線２２は、画素部１１の列方向の端部では、ブリッジ部１４の一端１５側から支持基板１３上に配線され、支持基板１３を通過して向かいの列のブリッジ部１４の破断検出配線２０、ヒータ配線２２に接続されている。
【００２２】
ブリッジ部１４は、隣接するブリッジ部１４とこれらのブリッジ部１４と向かい合う２つの隣接するブリッジ部１４の４つのブリッジ部１４の間の平面視で十字状に形成された連結片２９によって連結されている。
【００２３】
図６、図７、図８を用いて破断検出配線２０、ヒータ配線２２の画素部１１間での接続を説明する。説明の都合上、図６では画素部１１に、図面における左上から順にＡ１、Ａ２・・・Ａ６４と番号をつけている。また、図面において縦に並んでいる画素部１１が同一の列の画素部となり、図面における左から順に、各列をＬ１、Ｌ２・・・Ｌ８として示している。図７に示すように、破断検出配線２０は、アレイ状に形成された複数の画素部１１において、同一の列内の隣接した画素部１１の破断検出配線２０とは直列に接続され、隣接した別の列の画素部１１の破断検出配線２０とは、並列に接続されている。すなわち、Ａ１〜Ａ８の列Ｌ１に属している画素部１１間では破断検出配線２０が直列に接続され、Ｌ１の画素部１１とＬ２の画素部１１では破断検出配線２０は並列に接続されている。このように接続することで全画素部１１に渡って、どの画素部１１が破断しても２端子接続で破断の検出が可能になる。また、図８に示すように、ヒータ配線２２は、アレイ状に形成された画素部１１において、同一の列内では直列に接続され、隣接した別の列の画素部１１のヒータ配線２２とは、並列に接続されている。すなわち、例えば、Ａ１〜Ａ８の列Ｌ１に属している画素部１１間ではヒータ配線２２が直列に接続され、Ｌ１の画素部１１とＬ２の画素部１１ではヒータ配線２２は並列に接続されている。これにより、全画素部１１において、ヒータ部２８での発熱効率が向上し、２端子接続でヒータ部２８の過熱が可能になる。
【００２４】
赤外線センサチップ３は、破断検出配線２０とヒータ配線２２が設けられていることにより赤外線センサチップ３の自己診断を精度良く行うことが出来るため、実施の形態１の赤外線センサ１は自己診断を精度良く行うことが出来る。
【００２５】
なお、本実施の形態１において、破断検出配線２０は第２の配線部２５がサーモパイル配線９を跨ぐように配線されているが、この限りではない。例えば、図９に示されるように、第２の配線部２５は、サーモパイル配線９に対してブリッジ部１４の内側に位置するように配線しても良い。このように配線した場合でも、ブリッジ部１４の破断を精度良く検出することができる。また、赤外線センサ１の用途によっては、図１０に示すように、第２の配線部２５を、サーモパイル配線９に対して外側に位置するように配線することも可能である。
【００２６】
（実施の形態２）
実施の形態２の赤外線センサチップについて図面を用いて説明する。
【００２７】
図１１に実施の形態２の赤外線センサチップ３１のヒータ配線３２の画素部１１内での配線を表す図を示す。
【００２８】
実施の形態２の赤外線センサチップ３１は、アレイ状に配置された複数の画素部１１を有している。画素部１１は空洞部１２を有した支持基板１３と、支持基板１３に支持された薄膜構造部１０と、この薄膜構造部１０に構成されたブリッジ部１４とを有している。ブリッジ部１４にはサーモパイル配線９、破断検出配線２０、ヒータ配線３２が設けられ、赤外線センサ１の自己診断を行うことができる。なお、図１１では図示を省略しているが、破断検出配線２０は、実施の形態１の赤外線センサチップ３と同じ形状に配線されている。
【００２９】
実施の形態２の赤外線センサチップ３１は、ヒータ配線３２が連結片２９上を配線されて隣接したブリッジ部１４のヒータ配線３２と接続されている。ヒータ配線３２がこのように配線されることにより、各ブリッジ部１４のヒータ部２８の間を最短距離で接続することが出来るため、発熱効率が向上する。これにより、２端子接続でヒータ部２８を効率良く加熱することが出来る。
【００３０】
赤外線センサ１は、ヒータ部２８での発熱効率が向上しているため、より、効率良く赤外線センサチップ３１の自己診断をすることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
従来、赤外線センサチップの近傍にダイオードが設けられた赤外線センサチップが知られている（国際公開第２００２／０７５２６２号）。
【００３２】
また、基板と、基板に設けられた赤外線センサチップと、赤外線センサチップを覆うパッケージを有した赤外線センサが知られている（国際公開第２０１１／１６２３４６号）。
【００３３】
しかしながら、特許文献１に示す赤外線センサチップでは、赤外線センサチップの周囲全体をダイオードが囲んでいるため、赤外線センサが大型化し、特許文献２に示す赤外線センサではサーミスタを備えているため、赤外線センサが大型化するという課題があった。
【００３４】
本開示は、上記課題を解決し、赤外線センサを大型化せずに赤外線センサチップの温度を測定可能な赤外線センサを提供することを目的とする。
【００３５】
以下に、実施の形態３における赤外線センサチップと赤外線センサについて図面を用いながら説明する。
【００３６】
図１２は実施の形態３の赤外線センサチップの上面図、図１３は同赤外線センサチップを備えた赤外線センサの側断面図を示している。
【００３７】
図１３に示すように、赤外線センサ１Ａは、基体２Ａと、基体２Ａに設けられたアレイ状の赤外線センサチップ３Ａと、基体２Ａに設けられた処理回路素子４Ａと、基体２Ａに設けられたキャップ５Ａと、基体２Ａに設けられ赤外線センサチップ３Ａと処理回路素子４Ａとを覆うパッケージ６Ａと、を有している。以降の説明では、赤外線センサチップ３Ａの行方向をＸ軸方向、列方向をＹ軸方向、Ｘ軸とＹ軸に直交する方向をＺ軸方向として説明する。また、説明の便宜上、Ｚ軸方向の＋側を前方、−側を後方として説明するがこれに限定されるものではない。
【００３８】
基体２Ａはシリコン等の基板で形成されている。基体２Ａには、電気接続のためのパッド（図示せず）が配置されている。基体２Ａの一表面には、赤外線センサチップ３Ａと処理回路素子４ＡがＸ軸方向に並んで配置されている。赤外線センサチップ３Ａと処理回路素子４Ａは基体２Ａに配置されたパッドとボンディングワイヤによって電気的に接続されている。
【００３９】
パッケージ６Ａは、表面をニッケルでめっきした鉄や、ＳＵＳ等の金属材料で構成される。パッケージ６Ａの赤外線センサチップ３Ａ前方には貫通孔が空いており、貫通孔を覆うようにレンズ７Ａが設けられている。パッケージ６Ａ内の空間は、窒素を充填したドライ雰囲気としている。パッケージ６Ａで覆われた空間の雰囲気はこれに限らず、例えば、真空雰囲気としても良い。パッケージ６Ａで覆われた空間を真空雰囲気とする場合、残留ガスなどを吸着するゲッタを内部に配置すればよい。ゲッタの材料としては、例えば、ジルコニウムの合金やチタンの合金等からなる非蒸発ゲッタを採用すればよい。
【００４０】
レンズ７Ａは、半導体材料からなる非球面レンズを用いている。レンズ７Ａを非球面レンズとすることで、レンズ７Ａの開口径が大きい場合でも、レンズ７Ａを短焦点、かつ、収差を小さく出来る。従って、レンズ７Ａの短焦点化によりパッケージ６Ａの薄型化を実現している。
【００４１】
キャップ５Ａは、表面をニッケルでめっきした鉄や、ＳＵＳ等の材料により形成されている。キャップ５Ａの赤外線センサチップ３Ａの前方には貫通孔が空いている。キャップ５Ａは、赤外線センサチップ３Ａと、処理回路素子４Ａの側方を囲むことにより、赤外線センサチップ３Ａに対する輻射ノイズの影響を低減することができる。
【００４２】
処理回路素子４Ａの回路構成は、赤外線センサチップ３Ａの種類等に応じて適宜設計すればよく、例えば、赤外線センサ１Ａを制御する制御回路、赤外線センサチップ３Ａの出力電圧を増幅する増幅回路、複数のパッドに出力された赤外線センサチップ３Ａからの出力電圧を択一的に増幅回路に入力するマルチプレクサ等を備えた回路構成としても良い。
【００４３】
赤外線センサチップ３Ａは、測定対象である物体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイルにより構成される熱電変換部である感温部が埋設された熱型赤外線検出部を有している。また、赤外線センサ１Ａは、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個（ａ，ｂは自然数）の画素部８Ａ（非接触赤外線検知素子）が、半導体基板９Ａの一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されている。なお、画素部８Ａの数は、ａ≧２、ｂ≧２であればよく、本実施の形態３における画素部８Ａは１６×４に構成されている。なお、１６×４に構成しなくても、例えば、８×８に構成しても良い。
【００４４】
図１２に示すように、赤外線センサチップ３Ａは、隣接する行の画素部８Ａが行方向にずれて配置されており、赤外線センサチップ３Ａの行方向の端部が段差状に形成されている。画素部８Ａがずれて出来た２つのスペース１０Ａに温度センサ１１Ａが設けられている。温度センサ１１Ａにはダイオードが用いられている。ダイオードで温度センサ１１Ａを形成することで簡易な工程で温度センサ１１Ａを形成することができる。温度センサ１１Ａは第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａを有している。第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａはスペース１０Ａに設けられているため、赤外線センサチップ３Ａを大型化せずに赤外線センサチップ３Ａの温度を測定することが出来る。２つのスペース１０Ａは列方向に隣接する画素部８Ａが行方向にずれて配置されることで生じているため画素部８Ａの中心に対して点対称になっており、このため、第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａは画素部８Ａの中心に対して点対称となる位置に設けられている。処理回路素子４Ａは、赤外線センサチップ３ＡのＸ軸方向に位置しているため、赤外線センサチップ３Ａは処理回路素子４Ａに近い位置（Ｘ軸方向−側）から温まり、処理回路素子４Ａから遠い位置（Ｘ軸方向＋側）の方が後に温まる。このため、赤外線センサ１Ａを駆動してから赤外線センサチップ３Ａの温度が定常状態になるまでの間、赤外線センサチップ３Ａには温度ムラが生じる。しかしながら、第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａを点対称の位置に配置することで、赤外線センサチップ３Ａの全体の温度を検出することができ、赤外線センサ１Ａの温度ムラの影響を低減することができる。第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａは、列方向に平行に延在するように設けられている。これにより、スペース１０Ａに効率良く配置することができ、赤外線センサチップ３Ａを小型化することが出来る。なお、温度センサ１１Ａは赤外線センサチップ３Ａの形状、配置方法や画素部８Ａの配置方法によっては、赤外線センサチップ３Ａを小型化可能であれば行方向に平行に延在するように配置しても良い。
【００４５】
なお、列方向に隣接する画素部８Ａが行方向にずれた赤外線センサチップ３Ａを用いて説明したが、画素部８Ａがずれずに画素部８Ａ全体の外形が矩形状になっている赤外線センサチップ３Ａを用いてもよい。この場合、スペース１０Ａに第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａを配置するのではなく、第１の温度センサ１２Ａを画素部８ＡのＸ軸方向−側端部の近傍に配置し、第２の温度センサ１３Ａを画素部８ＡのＸ軸方向＋側端部の近傍に配置すればよい。この様に形成しても、処理回路素子４Ａの温度の影響を受けて上昇し始めた赤外線センサチップ３Ａの温度を検出することができる。
【００４６】
次に、赤外線センサチップ３Ａの製造方法を説明する。
【００４７】
図１４Ａ〜図１４Ｆに本実施の形態の赤外線センサチップの製造方法を示す。
【００４８】
まず、図１４Ａに示すように、半導体基板９Ａを準備し、半導体基板９Ａを熱酸化処理して半導体基板９Ａ上に熱酸化膜１４Ａを形成し、熱酸化膜１４Ａの上にＳｉＮ膜１５Ａ（窒化シリコン膜）を形成する。半導体基板９ＡのＭＯＳを形成する領域のＳｉＮ膜１５Ａを除去する。ｐ型不純物を注入することによってＰウェル１６Ａを形成する。半導体基板９Ａ上にマスク１７Ａを形成し、Ｐウェル１６Ａにチャネルストッパ形成用イオンを注入することでＰウェル１６Ａにチャネルストッパ１８Ａを形成する。半導体基板９Ａ上にマスク１７Ａを形成し、閾値電圧調整イオンを注入する。
【００４９】
次に、図１４Ｂに示すように、ゲート酸化により、ゲート用／サーモパイル用のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１９Ａを形成する。
【００５０】
次に、図１４Ｃに示すように、ｐ型不純物を注入して、ｐ型サーモパイル２１Ａを形成する。
【００５１】
次に、図１４Ｄに示すように、ｎ型不純物を注入してダイオード２０Ａ、ｎ型サーモパイル２２Ａを形成する。
【００５２】
次に、図１４Ｅに示すように、半導体基板９Ａ上にＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）を用いて層間絶縁膜２３Ａを形成する。層間絶縁膜２３Ａをエッチングしてコンタクトウインドウを形成する。層間絶縁膜２３Ａの上に、Ａｌによって配線２４Ａを形成する。
【００５３】
次に、図１４Ｆに示すように、層間絶縁膜２３Ａ上にＢＰＳＧを用いてパッシベーション膜２５Ａを形成し、エッチングによってブリッジ開口２６Ａを形成する。エッチングしてブリッジ開口２６Ａの下部にキャビティ２７Ａを形成することでブリッジ２８Ａを形成する。これにより、赤外線センサチップ３Ａが完成する。
【００５４】
このように赤外線センサチップ３Ａを形成することで、画素部８Ａと同じ工程で温度センサ１１Ａを赤外線センサチップ３Ａ上に形成することが出来るため、簡易な工程で温度センサ１１Ａを形成することが出来る。これにより、生産性が向上する。また、温度センサ１１Ａと赤外線センサチップ３Ａを同一の工程で形成しているため、温度センサ１１Ａと赤外線センサチップ３Ａの濃度は同じになっている。
【００５５】
なお、温度センサ１１Ａとしてダイオード２０Ａを形成しているが、例えば、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１９Ａに加えて抵抗２９Ａをさらに形成し、ダイオード２０Ａと抵抗２９Ａとを直列接続し、温度センサ１１Ａとして用いても良い（図１５Ａ〜１５Ｆ参照）。
【００５６】
図１５Ａに示すように、半導体基板９Ａを準備し、半導体基板９Ａを熱酸化処理して半導体基板９Ａ上に熱酸化膜１４Ａを形成し、熱酸化膜１４Ａの上にＳｉＮ膜１５Ａ（窒化シリコン膜）を形成する。半導体基板９ＡのＭＯＳを形成する領域のＳｉＮ膜１５Ａを除去する。ｐ型不純物を注入することによってＰウェル１６Ａを形成する。半導体基板９Ａ上にマスク１７Ａを形成し、Ｐウェル１６Ａにチャネルストッパ形成用イオンを注入することでＰウェル１６Ａにチャネルストッパ１８Ａを形成する。半導体基板９Ａ上にマスク１７Ａを形成し、閾値電圧調整イオンを注入する。
【００５７】
次に、図１５Ｂに示すように、ゲート酸化により、ゲート用／サーモパイル用、及び抵抗用のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１９Ａを形成する。
【００５８】
次に、図１５Ｃに示すように、ｐ型不純物を注入して、ｐ型サーモパイル２１Ａを形成する。また、ｐ型不純物を適宜注入して、抵抗２９Ａを形成する。なお、抵抗２９Ａを形成する際のｐ型不純物の注入は必須ではない。
【００５９】
次に、図１５Ｄに示すように、ｎ型不純物を注入してダイオード２０Ａ、ｎ型サーモパイル２２Ａを形成する。
【００６０】
次に、図１５Ｅに示すように、半導体基板９Ａ上にＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ）を用いて層間絶縁膜２３Ａを形成する。層間絶縁膜２３Ａをエッチングしてコンタクトウインドウを形成する。層間絶縁膜２３Ａの上に、Ａｌによって配線２４Ａを形成する。ダイオード２０Ａと抵抗２９Ａとを配線２４Ａを介して接続する。
【００６１】
次に、図１５Ｆに示すように、層間絶縁膜２３Ａ上にＢＰＳＧを用いてパッシベーション膜２５Ａを形成し、エッチングによってブリッジ開口２６Ａを形成する。エッチングしてブリッジ開口２６Ａの下部にキャビティ２７Ａを形成することでブリッジ２８Ａを形成する。これにより、赤外線センサチップ３Ａが完成する。
【００６２】
この様に、ダイオード２０Ａと抵抗２９Ａとを温度センサ１１Ａとして用いても、赤外線センサチップ３Ａの温度を精度良く検出することができる。
【００６３】
（実施の形態４）
実施の形態４の赤外線センサチップと赤外線センサについて図面を用いて説明する。
【００６４】
図１６に実施の形態４の赤外線センサチップの上面図、図１７に同赤外線センサチップを用いた赤外線センサの側断面図を示す。
【００６５】
実施の形態４の赤外線センサチップ３１Ａは、画素部８Ａがずれることにより生じたスペース１０Ａに第１の温度センサ１２Ａが配置され、行方向と平行なＹ軸方向の中央部分に第２の温度センサ１３Ａが配置されている。
【００６６】
図１７に示すように、赤外線センサ３２Ａは、基体２Ａに設けられた赤外線センサチップ３１Ａと、処理回路素子４Ａと、基体２Ａに設けられたキャップ５Ａと、赤外線センサチップ３１Ａと処理回路素子４Ａを覆うパッケージ６Ａとを有している。基体２Ａに凹部３３Ａが設けられており、凹部３３Ａに処理回路素子４Ａが配置されている。凹部３３Ａを覆うように赤外線センサチップ３１Ａが設けられている。赤外線センサチップ３１ＡはＸ軸方向の両端部で基体２Ａと接続されており、中央部分は宙に浮いた状態になっている。赤外線センサチップ３１Ａの後方に処理回路素子４Ａが設けられているが、赤外線センサチップ３１Ａは宙に浮いているため、処理回路素子４Ａで生じた熱は基体２Ａを介して、赤外線センサチップ３１Ａと基体２Ａの接続部分から赤外線センサチップ３１Ａに伝達する。このため、赤外線センサ３２Ａの構造では、赤外線センサチップ３１Ａの両端から赤外線センサチップ３１Ａの温度が上がり、赤外線センサチップ３１Ａに温度ムラが生じる。赤外線センサチップ３１Ａは、Ｘ軸方向の端部の空きスペース１０Ａに第１の温度センサ１２Ａが設けられ、中央部分に第２の温度センサ１３Ａが設けられている。これにより、処理回路素子４Ａによって先に温度の上昇するＸ軸方向端部の温度と、後から温度が上昇する赤外線センサチップ３１Ａの中央部分の温度を検出することができる。これにより、赤外線センサチップ３１Ａの温度ムラの影響を低減することができる。なお、図１６では、第１の温度センサ１２Ａが赤外線センサチップ３１ＡのＸ軸方向−側の端部に設けられているが、Ｘ軸方向＋側の端部に設けても良い。また、第２の温度センサ１３Ａが赤外線センサチップ３１ＡのＹ軸方向−側に設けられているが、Ｙ軸方向＋側に設けられていても良い。
【００６７】
（実施の形態５）
実施の形態５の赤外線センサチップと赤外線センサについて図面を用いて説明する。
【００６８】
図１８は実施の形態５の赤外線センサチップの上面図である。
【００６９】
実施の形態５の赤外線センサチップ４１Ａは、第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａと第３の温度センサ４２Ａとを有している。第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａとは、画素部８Ａのアレイの角のスペース１０Ａに、画素部８Ａのアレイの中心に対して点対称になる位置関係に配置されている。第３の温度センサ４２Ａは、第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａとは異なる位置であって、画素部８Ａのアレイの角の近傍に配置されている。図１８では画素部８ＡのＸ軸方向−側、かつ、Ｙ軸方向−側の角の近傍に第３の温度センサ４２Ａが配置されている。第３の温度センサ４２Ａは処理回路素子４Ａに近い位置に配置される。このように配置することにより、熱源に近い位置に温度センサ１１Ａを２つ配置することで、より精度良く赤外線センサチップ４１Ａの温度を検出することができる。
【００７０】
なお、赤外線センサでは、第３の温度センサ４２Ａを処理回路素子４Ａに近い位置の画素部８Ａの角近傍に配置したが、処理回路素子４Ａから遠い位置の画素部８Ａの角近傍に配置しても良い。図１９では画素部８ＡのＸ軸方向＋側、かつ、Ｙ軸方向＋側の角の近傍に第３の温度センサ４２Ａが配置されている。図１９に実施の形態５の赤外線センサチップ４１Ａの変形例の上面図を示す。このように配置しても温度センサ１１Ａを２つ配置した場合よりも精度良く赤外線センサチップ４１Ａの温度を検出することができる。
【００７１】
（実施の形態６）
実施の形態６の赤外線センサチップと赤外線センサについて図面を用いて説明する。
【００７２】
図２０は実施の形態６の赤外線センサチップの上面図である。
【００７３】
実施の形態６の赤外線センサチップ５１Ａは、第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａと第３の温度センサ４２Ａと第４の温度センサ５２Ａを有している。第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａとは画素部８Ａのアレイの角のスペース１０Ａに画素部８Ａの中心に対して点対称になる位置関係に配置されている。第３の温度センサ４２Ａと第４の温度センサ５２Ａは、第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａとは異なる画素部８Ａの角の近傍に配置されている。第３の温度センサ４２Ａと第４の温度センサ５２Ａは画素部８Ａの中心に対して点対称に配置されている。このように、処理回路素子４Ａの近くに２つの温度センサ１１Ａを配置し、処理回路素子４Ａから遠くに２つの温度センサ１１Ａを配置することで、温度センサ１１Ａを３つ配置した実施の形態５の赤外線センサチップ５１Ａよりも精度良く赤外線センサチップ５１Ａの温度を検出することができる。
【００７４】
なお、赤外線センサチップ５１Ａでは、第１の温度センサ１２Ａ、第２の温度センサ１３Ａ、第３の温度センサ４２Ａ、第４の温度センサ５２Ａを夫々画素部８Ａの角近傍に配置したが、この限りではない。図２１に実施の形態６の赤外線センサチップ５１Ａの変形例の上面図を示す。第１の温度センサ１２Ａを画素部８ＡのＸ軸方向−側の端部近傍に配置し、第２の温度センサ１３Ａを画素部８ＡのＸ軸方向＋側の端部近傍に配置し、第３の温度センサ４２Ａを画素部８ＡのＹ軸方向−側の端部近傍に配置し、第４の温度センサ５２Ａを画素部８ＡのＹ軸方向＋側の端部近傍に配置しても良い。このように温度センサ１１Ａを配置しても、温度センサ１１Ａを３つ用いた場合よりも精度良く赤外線センサチップ５１Ａの温度を検出することができる。なお、第３の温度センサ４２Ａと第４の温度センサ５２ＡはＸ軸方向にずれた位置に配置されても良い。このように配置することで、より精度良く赤外線センサチップ５１Ａの温度分布を検出することができる。また、この赤外線センサチップは図１７に示す赤外線センサ３２Ａの様に、基体２Ａに凹部３３Ａを設け、凹部３３Ａの中に処理回路素子４Ａを配置する構造で特に有効である。
【００７５】
（実施の形態７）
実施の形態７の赤外線センサチップと赤外線センサについて図面を用いて説明する。
【００７６】
図２２は実施の形態７の赤外線センサチップの上面図である。
【００７７】
実施の形態７の赤外線センサチップ６１Ａは、第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａと第３の温度センサ４２Ａと第４の温度センサ５２Ａと第５の温度センサ６２Ａを有している。第１〜第４の温度センサ５２Ａは画素部８Ａのアレイの四隅の近傍に配置されている。第５の温度センサ６２Ａは画素部８ＡのＹ軸方向＋側に配置されている。このように配置することで、温度センサ１１Ａを４つ用いた場合よりも、さらに精度良く赤外線センサチップ６１Ａの温度を検出することができる。
【００７８】
なお、温度センサ１１Ａを画素部８ＡのＹ軸方向−側に配置しても良い。図２３に実施の形態８の赤外線センサチップ６１Ａの変形例の上面図を示す。このように配置した場合でも、精度良く赤外線センサチップ６１Ａの温度を検出することができる。
【００７９】
（実施の形態８）
実施の形態８の赤外線センサチップと赤外線センサについて図面を用いて説明する。
【００８０】
図２４は実施の形態８の赤外線センサチップの上面図である。
【００８１】
実施の形態８の赤外線センサチップ７１Ａは、画素部８Ａのアレイの四隅の近傍に配置された第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａと第３の温度センサ４２Ａと第４の温度センサ５２Ａを有している。画素部８ＡのＹ軸方向＋側には第５の温度センサ６２Ａが配置され、画素部８ＡのＹ軸方向−側かつＸ軸方向の中央には第６の温度センサ７２Ａが配置されている。このように配置することにより、赤外線センサチップ７１Ａの温度を温度センサ１１Ａを５つ配置した場合に比べて、精度良く検出することができる。
【００８２】
なお、第５の温度センサ６２Ａと第６の温度センサ７２ＡはＸ軸方向にずれた位置に配置しても良い。このように配置することにより、さらに赤外線センサチップ７１Ａの温度分布を精度良く検出することができる。
【００８３】
なお、実施の形態３〜８の赤外線センサチップ３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａの画素部８Ａは、実施の形態１、２の赤外線センサチップ３，３１の画素部１１に対応していてもよい。例えば、実施の形態３〜８の赤外線センサチップ３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａの画素部８Ａは、実施の形態１、２の赤外線センサチップ３，３１の画素部１１と同様に、破断検出配線２０とヒータ配線２２，３２とを有するブリッジ部１４を有していてもよい。
【００８４】
（まとめ）
第１態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）は、支持基板（１３）と、ブリッジ部（１４）と、サーモパイル配線（９）とを備える。支持基板（１３）は、空洞部（１２）を有する。ブリッジ部（１４）は、空洞部（１２）の直上に延在し、少なくとも一端（１５）が支持基板（１３）に支持される。サーモパイル配線（９）は、ブリッジ部（１４）に形成され、ブリッジ部（１４）に設けられた温接点（１７）と支持基板（１３）の直上に設けられた冷接点（１８）とを結ぶ。ブリッジ部（１４）には、サーモパイル配線（９）に沿って配線された破断検出配線（２０）と、ブリッジ部（１４）の温接点（１７）よりも他端（１９）側の領域（２１）を通過するように配線されたヒータ配線（２２，３２）とを有する。
【００８５】
第２態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第１態様において、破断検出配線（２０）は、一端（１５）と他端（１９）とを結ぶ第１の方向（２３）に延在した２つの第１の配線部（２４）と、２つの第１の配線部（２４）の他端（１９）側の端部に両端が接続された第２の配線部（２５）とを有する。ヒータ配線（２２，３２）は、領域（２１）外に配線され端部が領域（２１）内にある引き出し配線部（２７）と、引き出し配線部（２７）の端部と接続され領域（２１）内に配線されたヒータ部（２８）とを有する。ヒータ部（２８）の抵抗値は、第２の配線部（２５）の抵抗値よりも大きい。
【００８６】
第３態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第２態様において、ヒータ部（２８）は、少なくとも一部が蛇行して配線されている。
【００８７】
第４態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第２または第３態様において、ヒータ部（２８）は、ポリシリコンで形成されている。引き出し配線部（２７）は、アルミニウムで形成されている。
【００８８】
第５態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第１〜第４態様のいずれかにおいて、ブリッジ部（１４）にサーモパイル配線（９）が複数配線されている。破断検出配線（２０）は一部が複数のサーモパイル配線（９）の間に配線されている。
【００８９】
第６態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第５態様において、破断検出配線（２０）は、サーモパイル配線（９）の間の領域（２１）がアルミニウムで形成されている。
【００９０】
第７態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第１〜第６態様のいずれかにおいて、画素部（１１）を有する。画素部（１１）は、複数のブリッジ部（１４）を有する。
【００９１】
第８態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第７態様において、複数のブリッジ部（１４）に配線された破断検出配線（２０）は、支持基板（１３）の上側に配線されて繋がっている。
【００９２】
第９態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第７または第８態様において、隣接したブリッジ部（１４）は、ブリッジ部（１４）の他端（１９）側に設けられた連結片（２９）で接続されている。複数のブリッジ部（１４）に配線されたヒータ配線（２２，３２）は、連結片（２９）上に配線されて繋がっている。
【００９３】
第１０態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第７〜第９態様のいずれかにおいて、画素部（１１）が、ａ（ａ≧２）×ｂ（ｂ≧２）個の画素部（１１）から構成されるａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されている。
【００９４】
第１１態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第１０態様において、破断検出配線（２０）は、同じ列に配列された画素部（１１）間で直列に接続されている。
【００９５】
第１２態様に係る赤外線センサチップ（３，３１）では、第１０又は第１１態様において、ヒータ配線（２２，３２）は、同じ列に配列された画素部（１１）間で直列に接続されている。
【００９６】
第１３態様に係る赤外線センサ（１）は、第１〜第１２態様のいずれかの赤外線センサチップ（３，３１）と、処理回路（４）と、基体（２）と、キャップ（５）と、パッケージ（６）と、を有する。処理回路（４）は、赤外線センサチップ（３，３１）の出力を処理する。基体（２）は、赤外線センサチップ（３，３１）と処理回路（４）とが配置されている。キャップ（５）は、基体（２）に設けられている。パッケージ（６）は、基体（２）に設けられ赤外線センサチップ（３，３１）と処理回路（４）とキャップ（５）とを覆う。
【００９７】
第１４態様に係る赤外線センサ（１）は、第１３態様において、赤外線センサ（１）の駆動中に、破断検出配線（２０）の抵抗変化を常時検出している。
【００９８】
第１５態様に係る赤外線センサ（１）は、第１３または第１４態様において、赤外線センサ（１）を駆動したときに、ヒータ配線（２２，３２）に電力を与え、温接点（１７）の温度を上昇させる。
【００９９】
第１６態様に係る赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）は、半導体基板（９Ａ）と、画素部（８Ａ）と、温度センサ（１１Ａ）と、を備える。画素部（８Ａ）は、半導体基板（９Ａ）に設けられ、ａ（ａ≧２）×ｂ（ｂ≧２）個の画素部（８Ａ）から構成されるａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されている。温度センサ（１１Ａ）は、半導体基板（９Ａ）に設けられ、半導体基板（９Ａ）の温度を検出する。
【０１００】
第１７態様に係る赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）では、第１６態様において、温度センサ（１１Ａ）は、ダイオード（２０Ａ）である。
【０１０１】
第１８態様に係る赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）では、第１７態様において、温度センサ（１１Ａ）は、さらに抵抗を備えている。
【０１０２】
第１９態様に係る赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）では、第１６〜第１８態様のいずれかにおいて、温度センサ（１１Ａ）は、画素部（８Ａ）の行方向と平行な方向に延在している。
【０１０３】
第２０態様に係る赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）では、第１６〜第１８態様のいずれかにおいて、温度センサ（１１Ａ）は、画素部（８Ａ）の列方向と平行な方向に延在している。
【０１０４】
第２１態様に係る赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）では、第１６〜第２０態様のいずれかにおいて、画素部（８Ａ）は、列方向に隣接する画素部（８Ａ）がずれて配置されている。
【０１０５】
第２２態様に係る赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）では、第２１態様において、温度センサ（１１Ａ）は、画素部（８Ａ）がずれて空いたスペース（１０Ａ）に設けられている。
【０１０６】
第２３態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）は、第１６〜第２２態様のいずれかの赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）と、基体（２Ａ）と、処理回路素子（４Ａ）と、パッケージ（６Ａ）と、を備える。基体（２Ａ）は、赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）が設けられている。処理回路素子（４Ａ）は、基体（２Ａ）に設けられている。パッケージ（６Ａ）は、赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）と処理回路素子（４Ａ）を覆うように設けられている。
【０１０７】
第２４態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）では、第２３態様において、温度センサ（１１Ａ）は、第１の温度センサ（１２Ａ）と第２の温度センサ（１３Ａ）を有している。
【０１０８】
第２５態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）では、第２４態様において、赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）と処理回路素子（４Ａ）とは並んで配置されている。第１の温度センサ（１２Ａ）が、画素部（８Ａ）の中心よりも処理回路素子（４Ａ）と近い位置に配置されている。第２の温度センサ（１３Ａ）が、画素部（８Ａ）の中心よりも処理回路素子（４Ａ）と遠い位置に配置されている。
【０１０９】
第２６態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）では、第２５態様において、第１の温度センサ（１２Ａ）と第２の温度センサ（１３Ａ）とが画素部（８Ａ）の中心に対して点対称の位置に配置されている。
【０１１０】
第２７態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）では、第２４態様において、基体（２Ａ）は、凹部（３３Ａ）を有する。処理回路素子（４Ａ）は、凹部（３３Ａ）の中に配置されている。赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）は、赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）の行方向の両端で凹部（３３Ａ）を覆うように基体（２Ａ）に接続されている。第１の温度センサ（１２Ａ）が、基体（２Ａ）と接続される赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）の行方向の端部に配置されている。第２の温度センサ（１３Ａ）が、前記赤外線センサチップ（３Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ）の行方向の中央部に配置されている。
【０１１１】
第２８態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）は、第２４態様において、第３の温度センサ（４２Ａ）をさらに有する。第１の温度センサ（１２Ａ）と第２の温度センサ（１３Ａ）とが画素部（８Ａ）の中心に対して点対称の位置に配置されている。
【０１１２】
第２９態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）は、第２４態様において、第３の温度センサ（４２Ａ）と第４の温度センサ（５２Ａ）とをさらに有する。第１〜第４の温度センサ（１２Ａ，１３Ａ，４２Ａ，５２Ａ）が、画素部（８Ａ）のアレイの四隅の夫々の外側に配置されている。
【０１１３】
第３０態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）は、第２９態様において、第５の温度センサ（６２Ａ）をさらに有する。第５の温度センサ（６２Ａ）は、画素部（８Ａ）の列方向の外側に配置されている。
【０１１４】
第３１態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）は、第３０態様において、第６の温度センサ（７２Ａ）をさらに有する。
第６の温度センサ（７２Ａ）は、画素部（８Ａ）に対して第５の温度センサ（６２Ａ）と反対側の画素部（８Ａ）の列方向の外側に配置されている。
【０１１５】
第３２態様に係る赤外線センサ（１Ａ，３２Ａ）は、第２４態様において、第３の温度センサ（４２Ａ）と第４の温度センサ（５２Ａ）とをさらに有する。第１の温度センサ（１２Ａ）と第２の温度センサ（１３Ａ）とが、画素部（８Ａ）の行方向の外側に画素部（８Ａ）を挟む様に配置されている。第３の温度センサ（４２Ａ）と第４の温度センサ（５２Ａ）とが、画素部（８Ａ）の列方向の外側に画素部（８Ａ）を挟む様に配置されている。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本開示は、赤外線センサチップの自己診断機能を向上させることができるため、人の温度に応じて制御の仕方を変更する空調制御装置等に有用である。【０１１７】
本開示は、赤外線センサチップの基板上に赤外線センサチップの温度を検出する温度センサ形成しているため、赤外線センサを大型化せずに赤外線の検出精度を向上させることができる。このため、人の温度に応じて制御の仕方を変更する空調制御装置等に有用である。
【符号の説明】
【０１１８】
１  赤外線センサ
２  基体
３、３１  赤外線センサチップ
４  処理回路
５  キャップ
６  パッケージ
７  開口部
８  レンズ
９  サーモパイル配線
１０  薄膜構造部
１１  画素部
１２  空洞部
１３  支持基板
１４  ブリッジ部
１５  一端
１６  スリット
１７  温接点
１８  冷接点
１９  他端
２０  破断検出配線
２１  領域
２２、３２  ヒータ配線
２３  第１の方向
２４  第１の配線部
２５  第２の配線部
２６  第２の方向
２７  引き出し配線部
２８  ヒータ部
２９  連結片
１Ａ、３２Ａ  赤外線センサ
２Ａ  基体
３Ａ、３１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、６１Ａ、７１Ａ  赤外線センサチップ
４Ａ  処理回路素子
５Ａ  キャップ
６Ａ  パッケージ
７Ａ  レンズ
８Ａ  画素部
９Ａ  半導体基板
１０Ａ  スペース
１１Ａ  温度センサ
１２Ａ  第１の温度センサ
１３Ａ  第２の温度センサ
１４Ａ  熱酸化膜
１５Ａ  ＳｉＮ膜
１６Ａ  Ｐウェル
１７Ａ  マスク
１８Ａ  チャネルストッパ
１９Ａ  ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜
２０Ａ  ダイオード
２１Ａ  ｐ型サーモパイル
２２Ａ  ｎ型サーモパイル
２３Ａ  層間絶縁膜
２４Ａ  配線
２５Ａ  パッシベーション膜
２６Ａ  ブリッジ開口
２７Ａ  キャビティ
２８Ａ  ブリッジ
２９Ａ  抵抗
３３Ａ  凹部
４２Ａ  第３の温度センサ
５２Ａ  第４の温度センサ
６２Ａ  第５の温度センサ
７２Ａ  第６の温度センサ
【図１】
2018151200.tif 000003
【図２】
2018151200.tif 000004
【図３】
2018151200.tif 000005
【図４】
2018151200.tif 000006
【図５】
2018151200.tif 000007
【図６】
2018151200.tif 000008
【図７】
2018151200.tif 000009
【図８】
2018151200.tif 000010
【図９】
2018151200.tif 000011
【図１０】
2018151200.tif 000012
【図１１】
2018151200.tif 000013
【図１２】
2018151200.tif 000014
【図１３】
2018151200.tif 000015
【図１４】
2018151200.tif 000016
【図１５】
2018151200.tif 000017
【図１６】
2018151200.tif 000018
【図１７】
2018151200.tif 000019
【図１８】
2018151200.tif 000020
【図１９】
2018151200.tif 000021
【図２０】
2018151200.tif 000022
【図２１】
2018151200.tif 000023
【図２２】
2018151200.tif 000024
【図２３】
2018151200.tif 000025
【図２４】
2018151200.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月7日(2019.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１の赤外線センサチップのブリッジ部の拡大図
【図２】図２は、同赤外線センサチップの画素部の拡大図
【図３】図３は、同赤外線センサチップの画素部の拡大図
【図４】図４は、同赤外線センサチップの画素部の側断面図
【図５】図５は、同赤外線センサチップを備えた赤外線センサの側断面図
【図６】図６は、同赤外線センサチップの画素部の配置を示す上面図
【図７】図７は、同赤外線センサの破断検出配線の等価回路図
【図８】図８は、同赤外線センサのヒータ配線の等価回路図
【図９】図９は、同赤外線センサの破断検出配線の配線の変形例を示す図
【図１０】図１０は、同赤外線センサの破断検出配線の配線の変形例を示す図
【図１１】図１１は、実施の形態２の赤外線センサチップのヒータ配線の配線を示す図
【図１２】図１２は、実施の形態３の赤外線センサチップの上面図
【図１３】図１３は、同赤外線センサチップを備えた赤外線センサの側断面図
【図１４】図１４Ａ〜１４Ｆは、同赤外線センサチップの製造方法を示す図
【図１５】図１５Ａ〜１５Ｆは、同赤外線センサチップの別の製造方法を示す図
【図１６】図１６は、実施の形態４の赤外線センサチップの上面図
【図１７】図１７は、同赤外線センサチップを用いた赤外線センサの側断面図
【図１８】図１８は、実施の形態５の赤外線センサチップの上面図
【図１９】図１９は、同赤外線センサチップの変形例の上面図
【図２０】図２０は、実施の形態６の赤外線センサチップの上面図
【図２１】図２１は、同赤外線センサチップの変形例の上面図
【図２２】図２２は、実施の形態７の赤外線センサチップの上面図
【図２３】図２３は、同赤外線センサチップの変形例の上面図
【図２４】図２４は、実施の形態８の赤外線センサチップの上面図
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
しかしながら、国際公開第２００２／０７５２６２号に示す赤外線センサチップでは、赤外線センサチップの周囲全体をダイオードが囲んでいるため、赤外線センサが大型化し、国際公開第２０１１／１６２３４６号に示す赤外線センサではサーミスタを備えているため、赤外線センサが大型化するという課題があった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
実施の形態７の赤外線センサチップ６１Ａは、第１の温度センサ１２Ａと第２の温度センサ１３Ａと第３の温度センサ４２Ａと第４の温度センサ５２Ａと第５の温度センサ６２Ａを有している。第１〜第４の温度センサ１２Ａ，１３Ａ，４２Ａ，５２Ａは画素部８Ａのアレイの四隅の近傍に配置されている。第５の温度センサ６２Ａは画素部８ＡのＹ軸方向＋側に配置されている。このように配置することで、温度センサ１１Ａを４つ用いた場合よりも、さらに精度良く赤外線センサチップ６１Ａの温度を検出することができる。
【国際調査報告】
2018151200.tif 000027
2018151200.tif 000028
2018151200.tif 000029
2018151200.tif 000030
2018151200.tif 000031
2018151200.tif 000032
2018151200.tif 000033
2018151200.tif 000034